Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Образование вторичных структур можно представить себе ник процесс аморфизации и механо-химического легирования поверхностного слоя, включающего диспергирование материала поверхностен трения, размол дисперсоида с частицами окислов, графита, ннтерметадлидої. м других веществ, входящих в материал в виде присадок, и » этапе спекание смеси на поверхностях пары трения под **~™*„eDB-соких локальных температур и давлений в новое вещество с *а??^? тиками и структурой, аналогичной дисперсно-упг^чнеяя^
При трении достигается тесная связь,Т0И^^^Т0^І^-ходных веществ (механическое легирование) и ^^^^^^шк карбидов, нитридов, сульфидов, твердых растворов взанмоденствуг»
-элементов под воздействием большого энергетического потенциала образующихся частиц, локального повышения давлений и температур и высокой степени дефектпости структуры частиц. В химических и физико-хпмико-механических процессах активно участвуют кислород, азот, окись и двуокись углерода, присутствующие в воздухе, углеводороды и другие вещества, находящиеся в смазке.
Наибольший интерес представляет изучение указанных физико-ме-хапических явлений и образующейся структуры слоя, характеризующих установившийся процесс трения. Только в условиях его стабилизации возможна длительная работа узлов трения. Оді/ако до последнего времени более изученными оказались процессы, идущие при переходе п область катастрофического износа, сопровождающегося схватыванием и заеданием поверхностей. Поэтому для создания надежных в работе материалов трения необходимо прежде всего изучить условии, обусловливающие возникновение рабочих слоев, обладающих длительной стойкостью в работе. Таким требованиям прежде всего отвечает окислительный вид износа.
Окислительные процессы. Взаимодействие поверхностей трения и кислорода обусловливает протекание наиболее распространенного при нормальной работе узлов трения окислительного изпоса. Отсутствие или недостаток кислорода на поверхностях трения затрудняет или полностью исключает образование окисных пленок, что приводит к развитию процессов схватывания и аварийному износу.
По изменению электрохимического потенциала исследовано [259] образование окисных пленок в процессе трения с одновременным определением фрикционных и механических характеристик, а также изучением блочной структуры. На рис. 6 приведены результаты исследовании при трении в условиях изнашивания в окислительной среде (кривая /), в средах, обладающих восстановительными свойствами (кривая 2), и в средах без специальных добавок (кривая 3). Как видно из рисунка, в начальный момент приложения нагрузки происходят значительные изменения электрохимического потенциала, увеличиваются момент сил трения, микротвердость и искажения второго рода, дробление блоков внутри-зеренной структуры. Причем повышение окислительной способности среды определяет большие изменения перечисленных характеристик.
В следующий период, отвечающий процессу приработки, уменьшаются момент сил трения, микротвердость и искажения второго рода. Затем следует период установившегося износа.
В работе И. Г. Носовского [359] дается анализ роли кислорода в процессах трения и износа металлов. На основании своих исследований он приходит к выводу, что главную роль в указанных процессах играет кислород. При трении скольжения без смазки в воздушной среде и углекислоте при определенных скоростях скольжения, а в среде кислорода во всем диапазоне применяемых скоростей наблюдается окислительный износ. Однако роль кислорода остается большой и в случае трения со смазкой, так как при его отсутствии в газовой среде зоны трении резко снижается смазочное действие жидких углеводородных смазочных материалов вследствие отсутствия в смазке продуктов окисления углеводородов.
Г. В. Виноградовым и соавторами [123, 127] показано, что если смазочное масло очистить от кислорода, то оно полностью теряет свои смазочные свойства. При испытании пар трения с таким маслом в качестве смазки в вакууме схватывание поверхностей наступает при очень малых
30
нагрузках почти мгновенно. По мнению авторов, механизм окислительного износа в случае трения материалов на железной основе заключается в беспрерывном образовании и разрушении на поверхностях трения слоев твердых растворов кислорода в железе и слоев различного типа химических соединений кислорода с железом. Кислород из адсорбционного слоя диффундирует в поверхностные слои металла благодаря их пластической деформации, которая приводит к увеличению плотности точечных дефектов — вакансий и межузельных атомов,— что обусловливает проте-
10
20 SO io 50
Рис. 6. Изменение характеристик поверхностных слоев прп изнашивании в средах, отличающихся окислительно-восстановительными свойствами.
кание в этом слое диффузии кислорода, образование твердого раствора кислорода в железе и окислов различного химического состава (FcO, РегОз, Рез04). В отсутствие окисного слоя протекает процесс тепловою износа.
На основании исследований сделан вывод, что белые слои, образующиеся при трении сталей без смазки в кислородсодержащей среде, являются слоями твердого раствора кислорода в железе или смесью твердого раствора и частиц низших окислов железа.
